JP2005316036A - Imaging apparatus and method and program to control illuminating light beam - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置、照明光制御方法および照明光制御プログラムに関し、特に、照明光を出射する光源と、上記光源より出射された照明光を試料に照射するように導くための照明光学系と、上記試料に導かれる照明光を遮光する遮光手段と、上記照明光が照射された試料から出力された観察光を集光して結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置による観察画像を撮像する撮像装置、該撮像装置が実行する照明光制御方法および照明光制御プログラムに関するものである。 The present invention relates to an imaging device, an illumination light control method, and an illumination light control program, and in particular, a light source that emits illumination light, and an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate a sample. An observation image by a microscope apparatus comprising: a light shielding means for shielding the illumination light guided to the sample; and an imaging optical system for condensing and imaging the observation light output from the sample irradiated with the illumination light The present invention relates to an imaging device that captures images, an illumination light control method and an illumination light control program executed by the imaging device.
従来、顕微鏡装置による蛍光観察あるいは蛍光撮影において、照明光による試料の褪色などの損傷を抑えるために、撮像装置が出力するいわゆるトリガ信号によって照明光のシャッタを開閉制御させることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
従来の顕微鏡装置の構成を、以下簡単に説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, in fluorescence observation or fluorescence imaging using a microscope apparatus, in order to suppress damage such as discoloration of a sample due to illumination light, it is known to control the opening / closing of the illumination light shutter by a so-called trigger signal output from the imaging apparatus ( For example, see
The configuration of a conventional microscope apparatus will be briefly described below.
光源より発した照明光は、照明レンズを透過して、ハーフミラーに入射する。ハーフミラーに入射した照明光のうちハーフミラーで反射した照明光は、対物レンズを透過してステージ上に載置された試料を照射する。ここで、光軸方向をZ方向とし、Z方向と直交する平面内で互いに直交する2方向をX、Y方向とすると、ステージはステージ駆動系にて、XYZ方向に移動可能となっている。 The illumination light emitted from the light source passes through the illumination lens and enters the half mirror. Of the illumination light incident on the half mirror, illumination light reflected by the half mirror passes through the objective lens and irradiates the sample placed on the stage. Here, assuming that the optical axis direction is the Z direction and two directions orthogonal to each other in a plane orthogonal to the Z direction are the X and Y directions, the stage can be moved in the XYZ directions by the stage drive system.
試料で反射した観察光は、対物レンズを透過して、ハーフミラーに入射する。ハーフミラーを透過した観察光は、結像レンズを透過してイメージセンサー上に結像する。イメージセンサーの出力信号は、ビデオ信号処理回路にて画像信号に変換された後、モニターに転送される。これによって、試料の画像がモニター上に表示される。 The observation light reflected by the sample passes through the objective lens and enters the half mirror. The observation light transmitted through the half mirror passes through the imaging lens and forms an image on the image sensor. The output signal of the image sensor is converted into an image signal by the video signal processing circuit and then transferred to the monitor. As a result, an image of the sample is displayed on the monitor.
このような顕微鏡装置に用いられるシャッタは、撮像装置が画像取得するときの露光期間にシャッタが開くようトリガ信号を受け、それ以外の期間はシャッタが閉じるよう一律に動作し、必要以上の照明光が試料に照射されないようにするものである(例えば、特許文献2参照。)。
しかしながら、撮像装置は近年その動作方法が多様化され、例えば動画の表示と静止画の取得、あるいは露光時間や素子温度に起因する撮像素子の暗電流ノイズ抑圧など様々な撮像方法がとられるようになっている。
従って、従来から知られている方法のように、撮像装置の露光期間に合わせて一律に照明光を透過、遮光制御を行なうだけでは観察の快適性と試料への損傷妨止とを両立できないという問題点があった。
However, in recent years, the operation method of imaging devices has been diversified, and various imaging methods such as display of moving images and acquisition of still images, or suppression of dark current noise of the imaging device due to exposure time and element temperature can be taken. It has become.
Therefore, it is impossible to achieve both observation comfort and prevention of damage to the sample by simply transmitting and blocking the illumination light according to the exposure period of the imaging device as in the known method. There was a problem.
例えば、動画表示中であっても毎フレームの露光期間にシャッタを透過/遮光を繰り返すので、撮像装置の動画表示による観察中は常にシャッタの開閉音が発せられ続け、使用者は煩わしい音を耳にすることになり快適性を確保できないという問題点があった。
また、暗時ノイズ抑圧するための明時画像、暗時画像の複数枚の画像を取得する場合は、試料を照明する必要のない暗時画像撮影時にも照明光が試料に照射されることになり、試料への損傷を防止できないという問題点があった。
For example, since the shutter is repeatedly transmitted / shielded during the exposure period of each frame even during moving image display, the shutter opening / closing sound continues to be emitted during observation by the moving image display of the imaging device, and the user hears annoying sound. There was a problem that comfort could not be secured.
Also, when acquiring multiple images of dark images and dark images to suppress dark noise, illumination light is irradiated onto the sample even during dark image shooting without the need to illuminate the sample. Therefore, there was a problem that damage to the sample could not be prevented.
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、撮像装置の動作モードに応じて顕微鏡装置のシャッタを適切に開閉制御することにより、観察中の快適性と試料の褪色など試料の損傷防止とを両立することが可能な撮像装置、該撮像装置が実行する照明光制御方法および照明光制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described drawbacks of the prior art, and by appropriately controlling the opening and closing of the shutter of the microscope apparatus according to the operation mode of the imaging apparatus, the comfort of observation and the discoloration of the sample, etc. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of achieving both damage prevention, an illumination light control method and an illumination light control program executed by the imaging apparatus.
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の撮像装置は、照明光を出射する光源と上記光源より出射された照明光を試料に照射するように導くための照明光学系と上記試料に導かれる照明光を遮光する遮光手段と上記照明光が照射された試料から出力された観察光を集光して結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置による観察画像を撮像する撮像装置であって、上記結像光学系により結像された観察光を検出する撮像素子と、上記撮像素子により検出した観察光に基づいて、上記試料の画像を表示する表示手段と、上記表示手段が表示する動作モードに対応して、上記遮光手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, according to one aspect of the present invention, an imaging apparatus according to the present invention includes a light source that emits illumination light, an illumination optical system for guiding the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, and the sample. An imaging apparatus that captures an observation image by a microscope apparatus, comprising: a light shielding unit that shields the illumination light to be guided; and an imaging optical system that focuses and images the observation light output from the sample irradiated with the illumination light. An imaging element for detecting observation light imaged by the imaging optical system, display means for displaying an image of the sample based on the observation light detected by the imaging element, and the display means. Control means for controlling the light shielding means corresponding to the operation mode to be displayed is provided.
また、本発明の撮像装置は、上記制御手段が、上記動作モードが動画表示モードの際には上記試料へ常に照明光が照射されるように上記遮光手段を制御し、上記動作モードが静止画表示モードの際には露光期間にのみ上記試料へ照明光が照射されるように上記遮光手段を制御することが望ましい。 In the imaging apparatus of the present invention, the control unit controls the light shielding unit so that illumination light is always irradiated to the sample when the operation mode is the moving image display mode, and the operation mode is a still image. In the display mode, it is desirable to control the light shielding means so that illumination light is irradiated to the sample only during the exposure period.
また、本発明の撮像装置は、上記撮像素子が有する暗電流に起因するノイズを抑制するノイズ抑圧手段をさらに備え、上記制御手段が、上記動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ上記試料へ照明光が照射されるように上記遮光手段を制御し、上記動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の上記試料への照明光を遮光するように上記遮光手段を制御することが望ましい。 The image pickup apparatus of the present invention further includes a noise suppression unit that suppresses noise caused by a dark current of the image pickup device, and the control unit is in a mode in which the operation mode acquires a bright image. The light shielding means is controlled so that illumination light is irradiated to the sample only during the exposure period, and the illumination light to the sample during the exposure period is shielded when the operation mode is a mode for acquiring a dark image. Thus, it is desirable to control the light shielding means.
また、本発明の撮像装置は、上記光源が落射照明光源であり、上記遮光手段が開いていることにより上記照明光が上記試料へ照射され、かつ閉じることにより上記照明光を遮光する落射シャッタであることが望ましい。
また、本発明の撮像装置は、上記光源が透過照明光源であり、上記遮光手段が開いていることにより上記照明光が上記試料へ照射され、かつ閉じることにより上記照明光を遮光する透過シャッタであることが望ましい。
In the imaging apparatus of the present invention, the light source is an epi-illumination light source, the epi-illumination shutter is configured to illuminate the sample with the illumination light when the light-shielding means is open, and shield the illumination light by closing the light source. It is desirable to be.
In the imaging apparatus of the present invention, the light source is a transmissive illumination light source, the illuminating light is irradiated onto the sample when the light shielding means is open, and the transmissive shutter shields the illumination light when closed. It is desirable to be.
また、本発明の一態様によれば、本発明の照明光制御方法は、照明光を出射する光源と上記光源より出射された照明光を試料に照射するように導くための照明光学系と上記試料に導かれる照明光を遮光する遮光手段と上記照明光が照射された試料から出力された観察光を集光して結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置による観察画像を撮像する撮像装置が実行する照明光制御方法であって、上記結像光学系により結像された観察光を検出し、上記検出した観察光に基づいて、上記試料の画像を表示する際に、動作モードに対応して上記遮光手段を制御することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, the illumination light control method of the present invention includes a light source that emits illumination light, an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, and the above An observation image is picked up by a microscope apparatus having a light shielding means for shielding illumination light guided to the sample and an imaging optical system for condensing and imaging the observation light output from the sample irradiated with the illumination light. An illumination light control method executed by an imaging apparatus, wherein an operation mode is detected when an observation light imaged by the imaging optical system is detected and an image of the sample is displayed based on the detected observation light. The light shielding means is controlled corresponding to the above.
また、本発明の照明光制御方法は、上記制御が、上記動作モードが動画表示モードの際には上記試料へ常に照明光が照射されるように上記遮光手段を制御し、上記動作モードが静止画表示モードの際には露光期間にのみ上記試料へ照明光が照射されるように上記遮光手段を制御することが望ましい。 In the illumination light control method according to the present invention, when the operation mode is the moving image display mode, the control unit controls the light shielding unit so that the illumination light is always applied to the sample, and the operation mode is stationary. In the image display mode, it is desirable to control the light shielding means so that the sample is irradiated with illumination light only during the exposure period.
また、本発明の照明光制御方法は、さらに上記撮像素子が有する暗電流に起因するノイズを抑制し、上記制御が、上記動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ上記試料へ照明光が照射されるように上記遮光手段を制御し、上記動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の上記試料への照明光を遮光するように上記遮光手段を制御することが望ましい。 Further, the illumination light control method of the present invention further suppresses noise caused by the dark current of the image sensor, and the control is performed only during the exposure period when the operation mode is a mode for acquiring a bright image. The light shielding means is controlled so that illumination light is irradiated onto the sample, and the light shielding is performed so as to shield the illumination light on the sample during the exposure period when the operation mode is a mode for acquiring a dark image. It is desirable to control the means.
また、本発明の一態様によれば、本発明の照明光制御プログラムは、照明光を出射する光源と上記光源より出射された照明光を試料に照射するように導くための照明光学系と上記試料に導かれる照明光を遮光する遮光手段と上記照明光が照射された試料から出力された観察光を集光して結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置による観察画像を撮像する撮像装置に実行させるための照明光制御プログラムであって、上記結像光学系により結像された観察光を検出する手順と、上記検出した観察光に基づいて、上記試料の画像を表示する際に、動作モードに対応して上記遮光手段を制御する手順とを実行させるためのコンピュータ実行可能な照明光制御プログラムである。 Moreover, according to one aspect of the present invention, the illumination light control program of the present invention includes a light source that emits illumination light, an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, and the above An observation image is picked up by a microscope apparatus having a light shielding means for shielding illumination light guided to the sample and an imaging optical system for condensing and imaging the observation light output from the sample irradiated with the illumination light. An illumination light control program to be executed by an imaging apparatus, the procedure for detecting observation light imaged by the imaging optical system, and displaying an image of the sample based on the detected observation light In addition, a computer-executable illumination light control program for executing a procedure for controlling the light shielding unit corresponding to an operation mode.
また、本発明の照明光制御プログラムは、上記制御する手順が、上記動作モードが動画表示モードの際には上記試料へ常に照明光が照射されるように上記遮光手段を制御し、上記動作モードが静止画表示モードの際には露光期間にのみ上記試料へ照明光が照射されるように上記遮光手段を制御することが望ましい。 In the illumination light control program of the present invention, the control procedure controls the light shielding means so that the illumination light is always irradiated to the sample when the operation mode is the moving image display mode. However, in the still image display mode, it is desirable to control the light shielding means so that illumination light is irradiated to the sample only during the exposure period.
また、本発明の照明光制御プログラムは、上記撮像素子が有する暗電流に起因するノイズを抑制する手順をさらに備え、上記制御する手順が、上記動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ上記試料へ照明光が照射されるように上記遮光手段を制御し、上記動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の上記試料への照明光を遮光するように上記遮光手段を制御することが望ましい。 The illumination light control program according to the present invention further includes a procedure for suppressing noise caused by dark current of the imaging element, and the control procedure is performed when the operation mode is a mode for acquiring a light image. Controls the light shielding means so that the illumination light is irradiated to the sample only during the exposure period. When the operation mode is a mode for acquiring a dark image, the illumination light to the sample during the exposure period is shielded. It is desirable to control the light shielding means.
本発明によれば、照明光を出射する光源と、上記光源より出射された照明光を試料に照射するように導くための照明光学系と、上記試料に導かれる照明光を遮光する遮光手段と、上記照明光が照射された試料から出力された観察光を集光して結像する結像光学系とを備えた顕微鏡装置による観察画像を撮像する撮像装置、該撮像装置が実行する照明光制御方法および照明光制御プログラムにおいて、撮像装置の動作モードに応じて顕微鏡装置の遮光手段を適切に開閉制御するので、観察中の快適性と試料の褪色など試料の損傷防止とを両立することができる。 According to the present invention, a light source that emits illumination light, an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, and a light shielding unit that shields the illumination light guided to the sample. , An imaging apparatus that captures an observation image by a microscope apparatus including an imaging optical system that focuses and images the observation light output from the sample irradiated with the illumination light, and illumination light executed by the imaging apparatus In the control method and the illumination light control program, the light-shielding means of the microscope apparatus is appropriately opened and closed in accordance with the operation mode of the imaging apparatus, so that both comfort during observation and prevention of sample damage such as sample fading can be achieved. it can.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図1乃至図8を用いて、本発明に係る第1の実施の形態について説明する。
図1は、顕微鏡システムの構成を示す図である。
ここで、顕微鏡システムとは顕微鏡装置に電子カメラが接続される構成である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a first embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a microscope system.
Here, the microscope system is a configuration in which an electronic camera is connected to a microscope apparatus.
図1において、落射照明光源21から出射された照明光は、試料3に導かれる照明光を遮光する落射シャッタ23を介して三眼鏡筒ユニット5に入射され、さらに上記落射照明光源21より出射された照明光を試料3に照射するように導くための照明光学系である対物レンズ27を介して、ステージ26上の試料3に照射される。試料3の像は、再度この対物レンズ27、三眼鏡筒ユニット5を介して接眼レンズユニット6に導かれるとともに、上記照明光が照射された試料3から出力された観察光を集光して結像する結像レンズ100を介して撮像装置である電子カメラ36に投影される。
In FIG. 1, the illumination light emitted from the epi-
また電子カメラ36と落射シャッタ23とは電気的に接続されている。
図2は、顕微鏡システムに用いられる電子カメラの構成を示すブロック図である。
図2中に示した一点鎖線で囲まれる部分は、電子カメラ36の構成を示している。
図2において、固体撮像素子(CCD:Charge Coupled Devices;以下、CCDという。)42は、カラーあるいは白黒画像を撮像するものであり、上述した顕微鏡装置の写真接眼レンズユニット35とともに観察光路上に配置されている。
The
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electronic camera used in the microscope system.
A portion surrounded by an alternate long and short dash line in FIG. 2 indicates the configuration of the
In FIG. 2, a solid-state image pickup device (CCD: Charge Coupled Device; hereinafter referred to as CCD) 42 picks up a color or black-and-white image and is arranged on the observation optical path together with the
図1を用いて説明したように、落射照明光源21からの照明光は、落射シャッタ23を介して三眼鏡筒ユニット5に入射され、キューブユニット30で反射され、さらに対物レンズ27を介してステージ26上の試料3に照射される。そして、試料3の像は、再度この対物レンズ27を介して三眼鏡筒ユニット5に入射され、今度はキューブユニット30を透過して接眼レンズユニット6に導かれるとともに結像レンズ100を介して電子カメラ36に投影される。
As described with reference to FIG. 1, the illumination light from the epi-
電子カメラ36において、CCD等の固体撮像素子(以下、単にCCDという)42は、 結像レンズ100により結像された観察光を検出することにより、顕微鏡装置から投影される試料3の観察像を撮像し光電変換する。なおCCD42は、例えば電荷蓄積中に読み出し動作が可能なインターライン型とする。
In the
このCCD42の出力信号から画像信号成分を抽出するCDS回路(相関二重サンプリング回路;Correlated Double Sampling)43と、このCDS回路43の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するためのAGC(Automatic Gain Control)回路等を含むゲイン制御手段である増幅器(AMP:AMPlifier;以下、AMPという。)44と、このAMP44からの出力信号の黒レベルを決めるOB(Optical Black)クランプ回路52と、このOBクランプ回路52から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D(Analog-Digital)変換器45と、A/D変換器45から出力信号が接続され画像メモリ46への書き込みや読み出しを制御するメモリコントローラ55と、この画像メモリ46から読み出された画像信号を階調補正、輪郭強調等の画像処理をする画像信号処理回路51と、画像信号を表示可能な形態に処理する信号処理回路を含む表示手段である画像表示部59と、画像信号を一時的に記憶するメモリ等からなるカメラ内蔵記憶手段であるDRAM(Dynamic Random Access Memory)56と、画像信号に圧縮処理及び伸長処理を施す圧縮伸長回路57と、画像信号を保存するメモリーカード等の記録媒体58と、撮影モードの設定、露光動作を開始させるトリガ信号を発生させ得るトリガスイッチ等の複数のスイッチからなる操作部61と、上記CCD42の所望の露出時間や駆動方法に応じた駆動パルスなどを発生させるタイミングジェネレータ(以下、TGという。)53及びTG53や画像信号処理回路51に同期信号に供給するシンクジェネレータ(以下、SGという。)54等によって構成されている。
A CDS circuit (Correlated Double Sampling) 43 that extracts an image signal component from the output signal of the
また、 CCD42の内部電圧にクランプされたSUBパルスを入力させるSUBパルス重畳回路49と、TG53から供給される露光期間を示す信号を、各種動作モードの指示に対応して顕微鏡装置の落射シャッタ23の開閉制御信号を生成し出力するシャッタ制御信号生成部90で構成され、CCD42の前面にはCCD42への観察像の投影、遮光の切替えを行なうカメラシャッタ91が配されている。
In addition, a SUB
そして、これらの各構成部は、制御手段であるCPU(Central Processing Unit)60に電気的に接続されており、本実施の形態の電子カメラ36全体は、同CPU60によって統括的に制御されている。なお、上記CCD42は電子シャッタ機能も有しており、これにより露光時間の制御を行なうことができるようになっている。
Each of these components is electrically connected to a CPU (Central Processing Unit) 60 that is a control means, and the entire
また、CPU60には、バスを介してROM(Read Only Memory)62およびRAM(Random Access Memory)63が接続されており、ROM62に格納されている照明光制御プログラム64を含む各種プログラムをCPU60が読み出して実行する。特に、本発明に係る照明光制御プログラム64は、CPU60がRAM63に格納されている動作定義テーブル65を参照しながら実行される。
Further, a ROM (Read Only Memory) 62 and a RAM (Random Access Memory) 63 are connected to the
次に、以上のように構成された電子カメラ36である撮像装置の動作を説明する。なお、ここでは撮影時に行われる動作のうち、本発明にかかわる部分のみを説明している。
蛍光観察検鏡法では、落射照明光源21より照射した照明光がキューブユニット30内の蛍光キューブにより分光され、対物レンズ27を通って試料3に照射する。試料3は上記照射された光より微弱な蛍光が発光され、発光された光が対物レンズ27を通ってキューブユニット30内の蛍光キューブによって上記分光とは異なる波長成分を選択的に透過されてCCD42に投影される。
Next, the operation of the imaging apparatus that is the
In the fluorescence observation spectroscopic method, the illumination light irradiated from the epi-
上記CCD42によって検出された観察光(画像信号)は、CDS回路43において画像信号成分が抽出され、AMP44において出力信号レベルが所定のゲイン値に調整され、OBクランプ52で黒レベルが所定の直流電圧になるよう直流再生されたのちに、A/D変換器45においてデジタル信号に変換される。このデジタル信号に変換された画像信号は、メモリコントローラ55によって画像メモリ46に一時的に記憶するとともに、画像信号処理回路51へ出力し、画像信号処理回路51においてγ補正、エッジ強調等の画像処理が施されて、上記画像表示部59に出力されることにより、上記試料3の観察画像の表示がなされる。
In the observation light (image signal) detected by the
以上が動画表示時の基本動作である。
次に静止画記録時の動作について説明する。
静止画記録時には操作部61からの静止画記録指示によって静止画記録トリガが生成され、上述と同様に画像メモリ46に画像信号が一時記憶される。次に画像メモリ46から画像信号読み出して画像処理が施され画像信号処理回路51から出力された画像信号はDRAM56に一時記憶され、操作部61からの設定に従って圧縮伸長回路57において画像信号に対する圧縮処理を行ない、記録媒体58に記録する。操作部61から圧縮設定がされていなければ、非圧縮のまま記録媒体58に静止画記録も行なえる。
The above is the basic operation when displaying a moving image.
Next, the operation during still image recording will be described.
At the time of still image recording, a still image recording trigger is generated by a still image recording instruction from the
図3乃至図5を用いて、動画表示時の動作を説明する。なお、静止画を取り込む前は、通常状態として動画表示をしている。
図3は、動画表示において照明光制御プログラムが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
The operation when displaying a moving image will be described with reference to FIGS. Note that the moving image is displayed in the normal state before the still image is captured.
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing executed by the illumination light control program in moving image display.
また、図4は、動作定義テーブルのデータ構造を示す図である。
まず、照明光制御プログラム64の実行が開始されると、CPU60は、動作定義テーブル65(図4)を参照する。
そして、ステップS31において、電子カメラ(撮像装置)36の動作状態がアイドル状態、すなわち動画が非表示でかつ静止画の取得を待機している状態では閉じている落射シャッタ23を、動作モード「動画表示中」に対応する「開」にするため、落射シャッタ23を開けて落射照明光源21から出射された照明光が試料3に照射するようにする。
FIG. 4 shows the data structure of the action definition table.
First, when the execution of the illumination
In step S31, the epi-
次に、ステップS32において、i番目(例えば、1番目)のフレームで、SUBパルス(VSUB)を発生させ、ステップS33において、SUBパルスを停止させると同時に露光期間信号EXPによりCCD42への電荷の蓄積を開始する。
そして、ステップS34において、蓄積開始からの経過時間Tが予め設定された露光時間TEXPに達するまで(T=TEXPとなるまで)、CCD42への電荷の蓄積を行ない、T=TEXPとなったらステップS35において、移送パルスTGを発生させ、CCD42への蓄積を終了する。
Next, in step S32, a SUB pulse (VSUB) is generated in the i-th (for example, first) frame, and in step S33, the SUB pulse is stopped, and at the same time, charge is accumulated in the
In step S34, charges are accumulated in the
次に、ステップS36において、i+1番目(例えば、2番目)のフレーム期間で、ステップS33乃至ステップS35でCCD42に蓄積されたi番目(例えば、1番目)のフレームの出力を開始するともにメモリへの書き込みおよび画像表示を開始し、i+1番目のフレームのSUBパルス(VSUB)を発生させる。そして、ステップS37において、i番目のフレームの出力、メモリへの書き込みおよび画像表示を継続させながら、i+1番目のフレームのSUBパルスを停止させると同時に露光期間信号EXPによりCCD42への電荷の蓄積を開始する。
Next, in step S36, output of the i-th (for example, first) frame accumulated in the
ステップS38においては、i+1番目のフレームの蓄積開始からの経過時間Tが予め設定された露光時間TEXPに達するまで(T=TEXPとなるまで)、CCD42への電荷の蓄積を行ない、T=TEXPとなったらステップS39において、i番目のフレームの出力、メモリへの書き込みおよび画像表示を終了させるとともに、i+1番目のフレームについての移送パルスTGを発生させ、CCD42への蓄積を終了する。
In step S38, charge is accumulated in the
そして、ステップS40において、例えば、動画表示を停止する旨の指示の有無等に基づいて、動画表示を停止するか否かを判断する。
ステップS40で停止しないと判断された場合(No)は、iを1インクリメントすることにより(i=i+1)、次のフレームを対象として、ステップS36以降を繰り返す。一方、ステップS40で停止すると判断された場合(Yes)は、ステップS41において、落射シャッタ23を閉じて落射照明光源21から出射された照明光が試料3に照射しないようにして処理を終了する。
In step S40, for example, it is determined whether or not to stop moving image display based on the presence or absence of an instruction to stop moving image display.
If it is determined in step S40 not to stop (No), i is incremented by 1 (i = i + 1), and step S36 and subsequent steps are repeated for the next frame. On the other hand, if it is determined to stop in step S40 (Yes), in step S41, the epi-
このような照明光制御プログラムの処理により、動作モードが動画表示モード(図4の動画表示中)の際には上記試料3へ常に照明光が照射されるように落射シャッタ23が制御される。
図5は、動画表示におけるCCDの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
By such processing of the illumination light control program, the epi-
FIG. 5 is a timing chart for explaining a CCD driving method in moving image display.
図5において上段から順に、フレーム番号、垂直同期信号VD、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板に強制排出するための基板印加高電圧パルスVSUB、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスTG、撮像素子(CCD)の電荷蓄積状態、撮像素子(CCD)出力、メモリ動作状態、画像表示状態、露光期間信号EXP、顕微鏡シャッタ制御信号を示している。 In order from the top in FIG. 5, a frame number, a vertical synchronization signal VD, a substrate applied high voltage pulse VSUB for forcibly discharging charges in the charge storage region to the semiconductor substrate, a transfer pulse TG from the charge storage region to the vertical transfer path, and imaging. It shows the charge accumulation state of the element (CCD), the imaging element (CCD) output, the memory operation state, the image display state, the exposure period signal EXP, and the microscope shutter control signal.
1フレーム中(垂直同期信号VDと次の垂直同期信号VDとの間)、SUBパルス(VSUB)に重畳されている期間は、電荷蓄積領域に蓄積された電荷を半導体基板に強制排出するため電荷がCCD42へ蓄積されることはない。一方、SUBパルスがCCD42に入力されていない期間は電荷がCCD42へ蓄積(図5のCCD蓄積1)される。すなわちSUBパルスが入力されていない期間が露光期間となる。なおVSUBにパルスを重畳する期間を変更することで、露光期間の変更ができる。
During one frame (between the vertical synchronization signal VD and the next vertical synchronization signal VD), the period superimposed on the SUB pulse (VSUB) is a charge for forcibly discharging the charge accumulated in the charge accumulation region to the semiconductor substrate. Is not stored in the
CCD42に蓄積された信号電荷は、電荷移送パルスTGによりCCD42内部にある不図示の垂直転送路に読み出される。次フレーム(次垂直同期信号VDの期間)で垂直転送路を転送した信号電荷は、不図示の水平転送路に転送され、この水平転送路を読み出しAMP44方向に転送され、電荷検出器を介して、最終的に読み出しアンプにより1画素ずつ順次出力(図5のCCD出力1)されるようになっている。
The signal charge accumulated in the
一方、CCD42では信号電荷を読み出しながら次フレームの信号電荷を電荷蓄積領域で所定の露光期間に蓄積を行なう。
このようにCCD42では毎フレームの電荷蓄積のための露光動作を行っている。すなわち、移送パルスTGからは毎フレーム露光期間を表す信号が出力されている。
On the other hand, the
In this way, the
ここでシャッタ制御信号生成部90は、CPU60から上記動作モードが動画表示期間中であることが設定されており、動作定義テーブル65(図4参照)においては、動画表示期間中は落射シャッタ23を常時開けているように動作が定義されている。
従って、動画表示期間中、シャッタ制御信号生成部90は落射シャッタ23を開くような信号を落射シャッタ23に出力する。図5においては顕微鏡シャッタ制御信号の出力がHiレベルが落射シャッタ23を開く信号レベルとなっている。
Here, the shutter control
Accordingly, during the moving image display period, the shutter control
次に、図6を用いて静止画取り込み時の動作について説明する。
図6は、静止画取り込みにおけるCCDの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
図6において上段から順に、フレーム番号、垂直同期信号VD、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板に強制排出するための基板印加高電圧パルスVSUB、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスTG、撮像素子(CCD)の電荷蓄積状態、撮像素子(CCD)出力、メモリ動作状態、画像表示状態、静止画記録状態、露光期間信号EXP、顕微鏡シャッタ制御信号を示している。
Next, the operation at the time of taking a still image will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a timing chart for explaining a CCD driving method in capturing a still image.
In order from the top in FIG. 6, the frame number, the vertical synchronization signal VD, the substrate applied high voltage pulse VSUB for forcibly discharging the charge storage region charge to the semiconductor substrate, the transfer pulse TG from the charge storage region to the vertical transfer path, and imaging It shows the charge accumulation state of the element (CCD), the image pickup element (CCD) output, the memory operation state, the image display state, the still image recording state, the exposure period signal EXP, and the microscope shutter control signal.
静止画取り込みは、操作部61からの静止画記録トリガにより動作が開始される(図6の静止画記録トリガ)。
静止画記録トリガが与えられるまでは電子カメラ36は、動画表示動作を行っていたので、落射シャッタ23は開いた状態になっている。静止画記録トリガが与えられると次垂直同期信号VD期間では静止画のための露光を行なう。
The still image capturing operation is started by a still image recording trigger from the operation unit 61 (still image recording trigger in FIG. 6).
Until the still image recording trigger is given, the
観察光はCCD42で所定の露光期間電荷蓄積される(図6のCCD蓄積3)。次に電荷移送パルスTGにより蓄積された電荷は垂直転送路に読み出され、動画表示時と同様にCCD42から出力され(図6のCCD出力3)、画像メモリ46に一時記憶される(図6のメモリ“3書き込み”)。垂直同期信号VD期間において画像信号が画像メモリ46から読み出され画像処理が施されて記録媒体58に記録される。
The observation light is accumulated in the
ここで静止画記録動作中には動作定義テーブル65においては静止画の露光期間のみ落射シャッタ23を開くように定義されている。従って静止画記録動作中の顕微鏡シャッタ制御信号は静止画のための露光期間にのみ落射シャッタ23を開くような信号を出力し、SUBパルスにより蓄積電荷が排出されている期間および静止画のために蓄積された電荷を読み出している期間は落射シャッタ23が閉じるような信号を出力する。
Here, during the still image recording operation, the operation definition table 65 defines that the epi-
図6においては顕微鏡シャッタ制御信号の出力がHiレベルが落射シャッタ23を開く信号レベル、顕微鏡シャッタ制御信号がLoレベルの時が落射シャッタ23を閉じる信号レベルとなっている。
このような処理により、動作モードが静止画表示モードの際には露光期間にのみ上記試料3へ照明光が照射されるように落射シャッタ23が制御される。
In FIG. 6, the output of the microscope shutter control signal is a signal level for opening the epi-
By such processing, the epi-
以上図3乃至図6を用いて説明した基本的な動作により動画表示期間中は、落射シャッタ23を毎フレーム開閉することがなく、シャッタ動作音が発せられることがないので、使用者は不要な音を聞くことなく快適に観察を行なうことができ、静止画記録動作中には試料3に必要な期間だけ励起光が照射されることになり、観察中の快適性と試料3の褪色など試料3の損傷防止とを両立できる。
Since the basic operation described with reference to FIGS. 3 to 6 does not open or close the epi-
次に、上述のように動作する電子カメラ36において試料3の経時変化を記録する間欠撮影時の動作について説明する。
静止画記録トリガが与えられるまでは動画表示期間であることは上記と同様である。
図7は、間欠撮影において照明光制御プログラムが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
Next, an operation at the time of intermittent shooting in which the
The moving image display period is the same as described above until the still image recording trigger is given.
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of processing executed by the illumination light control program in intermittent shooting.
まず、ステップS61において、落射シャッタ23を閉じ、ステップS62において、間欠撮影時の撮影フレーム数をカウントするカウンタFRMに0を代入し初期化する。
そして、ステップS63において、間欠撮影の指示がある(ON)か否かを判断し、指示があると判断された場合(Yes)は、ステップS64において、間欠撮影時の撮影間隔タイマー(間欠タイマー)TMINTVLに0代入し初期化し、ステップS65において、撮影間隔タイマー(間欠タイマー)TMINTVLのカウントアップを開始する。
First, in step S61, the epi-
In step S63, it is determined whether there is an instruction for intermittent shooting (ON). If it is determined that there is an instruction (Yes), a shooting interval timer (intermittent timer) for intermittent shooting is determined in step S64. Initialization is performed by substituting 0 into TINTVL, and in step S65, counting up of the photographing interval timer (intermittent timer) TINTVL is started.
次に、ステップS66において、SUBパルス(VSUB)を発生させるとともに、ステップS67において、落射シャッタ23を開き、ステップS68において、SUBパルスを停止させると同時に露光期間信号EXPによりCCD42への電荷の蓄積を開始する。
Next, in step S66, a SUB pulse (VSUB) is generated, and in step S67, the epi-
そして、ステップS69において、蓄積開始からの経過時間Tが予め設定された露光時間TEXPに達するまで(T=TEXPとなるまで)、CCD42への電荷の蓄積を行ない、T=TEXPとなったらステップS70において、移送パルスTGを発生させ、CCD42への蓄積を終了する。
In step S69, charge is accumulated in the
次に、ステップS71において、落射シャッタ23を閉じ、ステップS72において、ステップS68乃至ステップS70でCCD42に蓄積された電荷の出力を開始するともにメモリへの書き込みおよび画像表示を開始し、ステップS73において、静止画を記録する。
Next, in step S71, the epi-
そして、ステップS73で静止画を記録したことにより、ステップS74において、間欠撮影フレーム数FRMを1インクリメントし(FRM=FRM+1)、ステップS75において、間欠撮影がONであるか否かを再度判断する。
ステップS75で間欠撮影がONであるかと判断された場合(Yes)は、ステップS76において、間欠撮影フレーム数FRMが予め定めた設定枚数FINTVL に達したか否か(FRM=FINTVLとなったか否か)を判断し、達したならば(Yes)処理を終了する一方、達していない場合(No)は、ステップS77において、撮影間隔タイマー(間欠タイマー)TMINTVLが予め定めた間隔TINTVLに達するまで(TMINTVL=TINTVLとなるまで)待機し、達したならば(Yes)ステップS64以降を繰り返す。
Since the still image is recorded in step S73, the intermittent shooting frame number FRM is incremented by 1 in step S74 (FRM = FRM + 1), and it is determined again in step S75 whether or not the intermittent shooting is ON.
If it is determined in step S75 that intermittent shooting is ON (Yes), it is determined in step S76 whether the number of intermittent shooting frames FRM has reached a preset number of frames FINTVL (FRM = FINTVL). ) Is determined (Yes), the process is terminated (Yes), but if not reached (No), the shooting interval timer (intermittent timer) TINTVL is reached in step S77 until the predetermined interval TINTVL is reached (TMINTVL). = TINTVL) and wait (Yes), repeat step S64 and subsequent steps.
図8は、間欠撮影におけるCCDの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
図8において上段から順に、フレーム番号、垂直同期信号VD、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板に強制排出するための基板印加高電圧パルスVSUB、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスTG、撮像素子(CCD)の電荷蓄積状態、撮像素子(CCD)出力、メモリ動作状態、画像表示状態、静止画記録状態、露光期間信号EXP、顕微鏡シャッタ制御信号を示している。
FIG. 8 is a timing chart for explaining a CCD driving method in intermittent shooting.
In FIG. 8, in order from the top, the frame number, the vertical synchronization signal VD, the substrate applied high voltage pulse VSUB for forcibly discharging the charges in the charge storage region to the semiconductor substrate, the transfer pulse TG from the charge storage region to the vertical transfer path, and imaging It shows the charge accumulation state of the element (CCD), the image pickup element (CCD) output, the memory operation state, the image display state, the still image recording state, the exposure period signal EXP, and the microscope shutter control signal.
操作部61より間欠撮影の撮影枚数と撮影間隔があらかじめ設定され、また撮影待機期間中は動画表示を行なわない設定もされる。
操作部61より静止画記録トリガが与えられると、上記静止画記録動作と同様にCCD42で所定の蓄積期間電荷が蓄積される(図8のCCD蓄積3)。このときシャッタ制御信号生成部90は静止画記録のための露光期間にのみHiレベル信号を出力する。
The number of intermittent shooting and the shooting interval are set in advance from the
When a still image recording trigger is given from the
次に蓄積電荷は次の垂直同期信号VD期間にCCD42から出力され(図8のCCD出力3)、画像メモリ46に一時記憶される。この垂直同期信号VD期間中、シャッタ制御信号生成部90は落射シャッタ23を閉じるようにLoレベル信号を出力をする。
さらに次の垂直同期信号VD期間では画像メモリ46から出力される画像信号が画像信号処理回路51において画像処理が施され(図8の画像処理3)、上記静止画記録動作同様に記録媒体58に記録される。
Next, the accumulated charge is output from the
Further, in the next vertical synchronizing signal VD period, the image signal output from the
画像処理期間及び記録媒体58への記録期間も含めて、次の撮影までの撮影待機期間中は動画表示が行われないので、シャッタ制御信号生成部90は落射シャッタ23を閉じるようLoレベル信号を出力する。
あらかじめ設定されている撮影間隔が経過すると次の静止画記録のための露光を行ない、シャッタ制御信号生成部90はその露光期間中落射シャッタ23を開けるようHiレベル信号を出力する。
Since the moving image display is not performed during the imaging standby period until the next imaging including the image processing period and the recording period to the recording medium 58, the shutter control
When a preset shooting interval elapses, exposure for the next still image recording is performed, and the shutter control
このとき蓄積された信号電荷(図8のCCD蓄積8)は次の垂直同期信号VD期間にCCD42から出力され(図8のCCD出力8)、画像メモリ46に一時記憶され、さらに次の垂直同期信号VD期間に記録媒体58に記録される。
上記動作をあらかじめ設定されている撮影枚数分繰り返して、所定の枚数分の記録が終了すると再び動画表示のための露光を開始する(図8のCCD蓄積13)。
The signal charge accumulated at this time (
The above operation is repeated for a predetermined number of shots. When recording for a predetermined number of images is completed, exposure for moving image display is started again (
同時にこの期間より再び落射シャッタ23を常時開くようにシャッタ制御信号生成部90はHiレベル信号を出力する。
上記のように間欠撮影中において撮影待機中に動画表示を行なわない設定がされている場合には、間欠撮影動作前後の動画非表示中は落射シャッタ23は閉じて、間欠撮影動作中は静止画記録のための露光期間中のみ落射シャッタ23が開くよう動作するので、静止画記録時の必要な期間だけ試料3に照明光が照射され、試料3の褪色など損傷を抑えつつ、前後の動画表示中は煩わしいシャッタ動作音を聞くことなく快適に観察が行なえる。
At the same time, the shutter
As described above, when it is set not to display a moving image during standby during intermittent shooting, the epi-
以上は間欠撮影中に動画表示を行なわない場合の動作であるが、例えば操作部61から撮影待機中に「自動露出を行なう」という設定がされれば、撮影待機中に次撮影のための自動露出設定を行なうことも可能であり、この場合はCPU60は撮影待機中に自動露光のための画像取得時に一時的に動画表示状態にし、その期間はシャッタ制御信号生成部90は落射シャッタ23を開放し、自動露光設定が終了すると動画表示状態を解消することでシャッタ制御信号生成部90は落射シャッタ23を閉じる動作とすればよい。
The above is the operation when the moving image is not displayed during intermittent shooting. For example, if “automatic exposure” is set during shooting standby from the
次に、図9乃至図11を用いて、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。
本第2の実施の形態は、一般的に撮像素子(CCD)が有する露光時間や温度に依存する暗時ノイズの抑圧処理時の動作についての実施の形態である。なお、動画表示中の動作は第1の実施の形態と同様なので説明を省略する。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is an embodiment of an operation at the time of dark noise suppression processing that generally depends on the exposure time and temperature of an image sensor (CCD). Note that the operation during the moving image display is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
図9は、暗時ノイズの抑圧処理を説明するための図である。
図9において、画像メモリ46は、画像メモリ1(46−1)と画像メモリ2(46−2)とを備え、画像信号処理回路51は、演算部80と階調補正部81と輪郭強調部82とを備えている。
FIG. 9 is a diagram for explaining dark noise suppression processing.
In FIG. 9, an
画像メモリ1(46−1)は明時画像を格納し、画像メモリ2(46−2)は暗時画像を格納する。そして、演算部80は、画像メモリ1(46−1)に格納された明時画像から、画像メモリ2(46−2)に格納された暗時画像を減算し、CCD42が有する暗電流に起因するノイズを抑制する。また、階調補正部81は、演算部80が減算した画像データの階調を補正し、輪郭強調部82は、さらに輪郭を強調する処理を行なう。
The image memory 1 (46-1) stores a bright image, and the image memory 2 (46-2) stores a dark image. Then, the
図10は、暗時ノイズの抑圧処理において照明光制御プログラムが実行する処理の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップS81において、落射シャッタ23を閉じた状態から、ステップS82において、SUBパルス(VSUB)を発生させるとともに、ステップS83において、落射シャッタ23を開く。
FIG. 10 is a flowchart showing a flow of processing executed by the illumination light control program in dark noise suppression processing.
First, in step S81, from the state where the epi-
次に、ステップS84において、SUBパルスを停止させると同時に露光期間信号EXPにより明時画像についてのCCD42への電荷の蓄積を開始する。
そして、ステップS85において、蓄積開始からの経過時間Tが予め設定された露光時間TEXPに達するまで(T=TEXPとなるまで)、明時画像についてのCCD42への電荷の蓄積を行ない、T=TEXPとなったらステップS86において、移送パルスTGを発生させ、明時画像についてのCCD42への蓄積を終了する。
Next, in step S84, the SUB pulse is stopped, and at the same time, the accumulation of electric charges in the
In step S85, until the elapsed time T from the start of accumulation reaches a preset exposure time TEXP (until T = TEXP), the charge is accumulated in the
次に、ステップS87において、落射シャッタ23を閉じ、ステップS88において、ステップS84乃至ステップS86でCCD42に蓄積された明時画像についての電荷の出力およびメモリへの書き込みを開始するとともに、暗時画像についてのSUBパルス(VSUB)を発生させる。
Next, in step S87, the epi-
そして、ステップS89において、明時画像についての出力およびメモリへの書き込みを終了させるとともに、SUBパルスを停止させると同時に露光期間信号EXPにより暗時画像についてのCCD42への電荷の蓄積を開始する。
次に、ステップS90において、蓄積開始からの経過時間Tが予め設定された露光時間TEXPに達するまで(T=TEXPとなるまで)、暗示時画像についてのCCD42への電荷の蓄積を行ない、T=TEXPとなったらステップS91において、移送パルスTGを発生させ、暗時画像についてのCCD42への蓄積を終了する。
In step S89, the output of the bright image and the writing to the memory are terminated, and the SUB pulse is stopped. At the same time, the accumulation of electric charges in the
Next, in step S90, until the elapsed time T from the start of accumulation reaches a preset exposure time TEXP (until T = TEXP), the charge is accumulated in the
そして、ステップS92において、ステップS89乃至ステップS91でCCD42に蓄積された暗時画像についての電荷の出力およびメモリへの書き込みを行なう。
次に、ステップS93において、暗時ノイズ抑圧演算処理、すなわち、明時画像から暗時画像を減算する処理を行ない、また階調補正処理、輪郭強調処理などを行ない、ステップS94において、静止画を記録する。
In step S92, electric charges are output and written to the memory for the dark image stored in the
Next, in step S93, dark noise suppression calculation processing, that is, processing for subtracting the dark image from the bright image, gradation correction processing, contour enhancement processing, and the like are performed. In step S94, the still image is processed. Record.
図11は、暗時ノイズの抑圧処理におけるCCDの駆動方法を説明するためのタイミングチャートである。
図11において上段から順に、フレーム番号、垂直同期信号VD、電荷蓄積領域の電荷を半導体基板に強制排出するための基板印加高電圧パルスVSUB、電荷蓄積領域から垂直転送路への移送パルスTG、撮像素子(CCD)の電荷蓄積状態、撮像素子(CCD)出力、メモリ動作状態、暗時ノイズ抑圧処理状態、画像表示状態、静止画記録状態、カメラシャッタ制御信号、露光期間信号EXP、顕微鏡シャッタ制御信号を示している。なお、図11のタイミングチャート図では静止画記録時に長時間露光時の動作を表している。
FIG. 11 is a timing chart for explaining a CCD driving method in dark noise suppression processing.
In order from the top in FIG. 11, a frame number, a vertical synchronization signal VD, a substrate applied high voltage pulse VSUB for forcibly discharging charges in the charge storage region to the semiconductor substrate, a transfer pulse TG from the charge storage region to the vertical transfer path, imaging Device (CCD) charge accumulation state, imaging device (CCD) output, memory operation state, dark noise suppression processing state, image display state, still image recording state, camera shutter control signal, exposure period signal EXP, microscope shutter control signal Is shown. Note that the timing chart of FIG. 11 shows the operation during long exposure during still image recording.
暗時ノイズ抑圧処理を行なう場合は、まず実際に撮影像(明時画像)をカメラシャッタ91を開放にした状態で露光する。次にカメラシャッタ91を閉じて、CCD42を遮光したときの画像(暗時画像)を明時画像と同一の時間露光する。
そして明時画像から暗時画像を減算すること暗時ノイズの抑圧処理を行なう。
When performing dark noise suppression processing, first, a photographed image (light image) is actually exposed with the
Then, dark noise suppression processing is performed by subtracting the dark image from the bright image.
操作部61から暗時ノイズ抑圧を行なう設定がされているときに、静止画記録トリガが与えられると次の垂直同期信号VDで静止画記録のための明時画像の露光を開始する。
長時間露光の場合SUBパルス(VSUB)が停止した時から電荷移送パルスTGが入力されるまでの期間が露光期間となり、図11では2垂直同期信号VD期間強が露光期間となり、その間CCD42では電荷が蓄積される(図11のCCD蓄積2)。
When dark noise suppression is set from the
In the case of long exposure, the period from when the SUB pulse (VSUB) stops to when the charge transfer pulse TG is input is the exposure period. In FIG. 11, the 2 vertical synchronization signal VD period is the exposure period. Is accumulated (
このときカメラシャッタ91は開放状態、また落射シャッタ23は明時画像の露光期間のみ開放状態となっている。
電荷移送パルスTGが入力されると明時画像の露光期間は終了し、CPU60はカメラシャッタ91を閉じるとともに、シャッタ制御信号生成部90は落射シャッタ23を閉じるようLoレベル信号を出力する。
At this time, the
When the charge transfer pulse TG is input, the exposure period of the bright image ends, the
なお図11ではカメラシャッタ制御信号Hiレベルでカメラシャッタ91の開放動作、カメラシャッタ制御信号がLoレベルでカメラシャッタ91の遮光という動作としている。
また電荷移送パルスTGが入力されると次の垂直同期信号VDで、蓄積された電荷をCCD42から出力する(図11のCCD出力2)。またCCD42からの出力画像は画像メモリ1(46−1)に一時記憶される。
In FIG. 11, the
When the charge transfer pulse TG is inputted, the accumulated charge is outputted from the
CCD42から明時画像を出力するのと同時に、CCD42は遮光されているのでCCD42では暗時画像の露光が開始され、電荷移送パルスTGが入力されるまで電荷蓄積が行われる(図11のCCD蓄積3)。
このときCCD42は遮光画像を蓄積できればよいので、シャッタ制御信号生成部90は暗時画像の露光期間であってもLoレベル信号を落射シャッタ23に出力し、落射シャッタ23を閉じた状態にする。
At the same time when the bright image is output from the
At this time, the
電荷移送パルスTGがCCD42に入力されると次の垂直同期信号VDでCCD42は蓄積された電荷を出力する(図11のCCD出力3)。またこの出力信号は画像メモリ2(46−2)に一時記憶される。
明時画像と暗時画像が画像メモリ46に記憶されると次の垂直同期信号VD期間で暗時ノイズ抑圧処理を行なう。メモリコントローラ55は画像メモリ1(46−1)と画像メモリ2(46−2)から同時に画像信号を読み出し、演算部80で明時画像から暗時画像を減算する(図11の暗時ノイズ抑圧処理2−3(2マイナス3))。
When the charge transfer pulse TG is input to the
When the bright image and the dark image are stored in the
演算部80での減算結果は画像信号処理部51で他の画像処理である階調補正処理や輪郭強調処理などが施され、画像表示部59へ出力するとともに、DRAM56に一時記憶され記録媒体58に静止画として記録される。
静止画記録がされると、動画表示再開のためにCPU60はカメラシャッタ91を開放させるとともに、シャッタ制御信号生成部90は顕微鏡コントロール部41にHiレベル信号出力し、落射シャッタ23を開放状態に制御する。
The subtraction result in the
When the still image is recorded, the
以上の動作によってカメラシャッタ91の開閉を伴う暗時ノイズ抑圧処理を行なう場合には、動画表示期間中は落射シャッタ23は常時開いて、静止画記録時には暗時画像の露光期間は落射シャッタ23を閉じ、明時画像の露光期間のみ落射シャッタ23が開くよう動作するので、静止画記録時の必要な期間だけ試料3に照明光が照射され、試料3の褪色など損傷を抑えつつ、前後の動画表示中は煩わしいシャッタ動作音を聞くことなく快適に観察が行なえる。すなわち、動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ上記試料3へ照明光が照射されるように落射シャッタ23が制御され、動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の上記試料3への照明光を遮光するように落射シャッタ23が制御される。
When dark noise suppression processing involving opening and closing of the
以上、図1乃至図11を用いて本発明を適用した第1の実施の形態および第2の実施の形態を説明してきたが、これらの実施の形態で説明した落射照明光源21および落射シャッタ23の代わりに、図12に示した第1の変形例における顕微鏡システムのように、顕微鏡装置の検鏡法によっては透過照明光源13と透過シャッタ161を用いた顕微鏡装置を撮像装置(電子カメラ36)とを組み合わせても良い。
As described above, the first embodiment and the second embodiment to which the present invention is applied have been described with reference to FIGS. 1 to 11, and the epi-
また、図13に示した第2の変形例における顕微鏡システムに用いられる電子カメラ37のように、上述の電子カメラ36の一部機能、すなわち、画像メモリ46、画像信号処理回路51、メモリコントローラ55、DRAM56、圧縮伸長回路57、記録媒体58、画像表示部59、CPU60、操作部61、ROM62、RAM63を、外部I/F160を介した外部のコンピュータ(PC)170が備えるようにしても良い。
Further, like the
以上、本発明の各実施の形態および変形例を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される撮像装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、LAN、WAN等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。 As described above, each embodiment and modification of the present invention have been described with reference to the drawings. However, an imaging apparatus to which the present invention is applied can be used as long as the functions thereof are executed. The system may be a single device, a system composed of a plurality of devices or an integrated device, or a system that performs processing via a network such as a LAN or WAN. Needless to say.
また、バスに接続されたCPU、ROMやRAMのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、可搬記録媒体、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた各実施の形態のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したROMやRAMのメモリ、外部記録装置、可搬記録媒体を、撮像装置に供給し、その撮像装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。 It can also be realized by a system comprising a CPU, ROM or RAM memory connected to the bus, input device, output device, external recording device, medium driving device, portable recording medium, and network connection device. That is, a ROM or RAM memory, an external recording device, and a portable recording medium that record the program code of the software that realizes the system of each of the above-described embodiments is supplied to the imaging device, and the computer of the imaging device performs the program. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the code.
この場合、可搬記録媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体等は本発明を構成することになる。
プログラムコードを供給するための可搬記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、DVD−ROM、DVD−RAM、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ROMカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置(言い換えれば、通信回線)を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。
In this case, the program code itself read from the portable recording medium or the like realizes the novel function of the present invention, and the portable recording medium or the like on which the program code is recorded constitutes the present invention. .
Examples of portable recording media for supplying program codes include flexible disks, hard disks, optical disks, magneto-optical disks, CD-ROMs, CD-Rs, DVD-ROMs, DVD-RAMs, magnetic tapes, and non-volatile memories. Various recording media recorded through a network connection device (in other words, a communication line) such as a card, a ROM card, electronic mail or personal computer communication can be used.
また、コンピュータがメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した各実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現される。 In addition, the functions of the above-described embodiments are realized by executing the program code read out on the memory by the computer, and the OS running on the computer is actually executed based on the instruction of the program code. The functions of the above-described embodiments are also realized by performing part or all of the process.
さらに、可搬型記録媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム(データ)提供者から提供されたプログラム(データ)が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現され得る。 Furthermore, a program code read from a portable recording medium or a program (data) provided by a program (data) provider is provided in a function expansion board inserted into a computer or a function expansion unit connected to a computer. The CPU of the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code, and the functions of the above-described embodiments are also performed by the processing. Can be realized.
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。 That is, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and can take various configurations or shapes without departing from the gist of the present invention.
3 試料
5 三眼鏡筒ユニット
6 接眼レンズユニット
13 透過照明光源
21 落射照明光源
23 落射シャッタ
26 ステージ
27 対物レンズ
30 キューブユニット
36 電子カメラ
37 電子カメラ
42 固体撮像素子(CCD)
43 CDS回路
44 増幅器(AMP)
45 A/D変換器
46 画像メモリ
46−1 画像メモリ1
46−2 画像メモリ2
49 SUBパルス重畳回路
51 画像信号処理回路
52 OBクランプ回路
53 タイミングジェネレータ(TG)
54 シンクジェネレータ(SG)
55 メモリコントローラ
56 DRAM
57 圧縮伸長回路
58 記録媒体
59 画像表示部
60 CPU
61 操作部
62 ROM
63 RAM
64 照明光制御プログラム
65 動作定義テーブル
80 演算部
81 階調補正部
82 輪郭強調部
90 シャッタ制御信号生成部
91 カメラシャッタ
100 結像レンズ
160 外部I/F
161 透過シャッタ
170 コンピュータ(PC)
DESCRIPTION OF
43
45 A /
46-2
49 SUB
54 Sync Generator (SG)
55 Memory controller 56 DRAM
57 Compression / Expansion Circuit 58
61
63 RAM
64 Illumination
161
Claims (11)
前記結像光学系により結像された観察光を検出する撮像素子と、
前記撮像素子により検出した観察光に基づいて、前記試料の画像を表示する表示手段と、
前記表示手段が表示する動作モードに対応して、前記遮光手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 A light source that emits illumination light, an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, a light shielding unit that shields the illumination light guided to the sample, and the illumination light irradiates An imaging device that captures an observation image by a microscope apparatus including an imaging optical system that focuses and images the observation light output from the sample,
An image sensor for detecting observation light imaged by the imaging optical system;
Display means for displaying an image of the sample based on the observation light detected by the imaging device;
Control means for controlling the light shielding means corresponding to the operation mode displayed by the display means;
An imaging apparatus comprising:
前記制御手段は、前記動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ前記試料へ照明光が照射されるように前記遮光手段を制御し、前記動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の前記試料への照明光を遮光するように前記遮光手段を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 Further comprising noise suppression means for suppressing noise caused by dark current of the image sensor;
The control means controls the light shielding means so that illumination light is irradiated to the sample only during an exposure period when the operation mode is a mode for acquiring a light image, and the operation mode is a dark image. The imaging apparatus according to claim 1, wherein in the acquisition mode, the light shielding unit is controlled so as to shield illumination light to the sample during an exposure period.
前記遮光手段は、開いていることにより前記照明光が前記試料へ照射され、かつ閉じることにより前記照明光を遮光する落射シャッタであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。 The light source is an epi-illumination light source;
4. The epi-illumination shutter according to claim 1, wherein the light shielding means is an epi-illumination shutter that illuminates the sample with the illumination light when opened and shields the illumination light when closed. The imaging device described.
前記遮光手段は、開いていることにより前記照明光が前記試料へ照射され、かつ閉じることにより前記照明光を遮光する透過シャッタであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。 The light source is a transmitted illumination light source;
4. The transmission shutter according to claim 1, wherein the light shielding unit is a transmissive shutter that irradiates the sample with the illumination light when opened and blocks the illumination light when closed. 5. The imaging device described.
前記結像光学系により結像された観察光を検出し、
前記検出した観察光に基づいて、前記試料の画像を表示する際に、動作モードに対応して前記遮光手段を制御する、
ことを特徴とする照明光制御方法。 A light source that emits illumination light, an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, a light shielding unit that shields the illumination light guided to the sample, and the illumination light irradiates An illumination light control method executed by an imaging device that captures an observation image by a microscope device that includes an imaging optical system that focuses and images the observation light output from the sample,
Detecting observation light imaged by the imaging optical system;
Based on the detected observation light, when displaying an image of the sample, the light shielding means is controlled corresponding to an operation mode,
The illumination light control method characterized by the above-mentioned.
前記制御は、前記動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ前記試料へ照明光が照射されるように前記遮光手段を制御し、前記動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の前記試料への照明光を遮光するように前記遮光手段を制御することを特徴とする請求項6または7に記載の照明光制御方法。 Furthermore, the noise caused by the dark current of the image sensor is suppressed,
In the control, when the operation mode is a mode for acquiring a light-time image, the light shielding unit is controlled so that illumination light is irradiated on the sample only during an exposure period, and the operation mode acquires a dark-time image. 8. The illumination light control method according to claim 6, wherein the light shielding unit is controlled so that illumination light to the sample during an exposure period is shielded during the exposure mode.
前記結像光学系により結像された観察光を検出する手順と、
前記検出した観察光に基づいて、前記試料の画像を表示する際に、動作モードに対応して前記遮光手段を制御する手順と、
を実行させるためのコンピュータ実行可能な照明光制御プログラム。 A light source that emits illumination light, an illumination optical system that guides the illumination light emitted from the light source to irradiate the sample, a light shielding unit that shields the illumination light guided to the sample, and the illumination light irradiates An illumination light control program for causing an imaging device that captures an observation image by a microscope device provided with an imaging optical system that focuses and images the observation light output from the sample,
A procedure for detecting observation light imaged by the imaging optical system;
Based on the detected observation light, when displaying an image of the sample, a procedure for controlling the light shielding means corresponding to an operation mode;
A computer-executable illumination light control program for executing the program.
前記制御する手順は、前記動作モードが明時画像を取得するモードの際には露光期間にのみ前記試料へ照明光が照射されるように前記遮光手段を制御し、前記動作モードが暗時画像を取得するモードの際には露光期間中の前記試料への照明光を遮光するように前記遮光手段を制御することを特徴とする請求項9または10に記載の照明光制御プログラム。
Further comprising a procedure for suppressing noise caused by dark current of the image sensor;
In the control procedure, when the operation mode is a mode for acquiring a light image, the light shielding unit is controlled so that illumination light is irradiated to the sample only during an exposure period, and the operation mode is a dark image. 11. The illumination light control program according to claim 9, wherein the light shielding unit is controlled so that illumination light to the sample during an exposure period is shielded in a mode for acquiring the light.
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